Een dunne coating van titaniumdioxide moet ervoor gaan zorgen dat zonnepanelen na een regenbui weer spic en span zijn.
Nederland is een Europese koploper op het gebied van zonne-energie. Ongeveer een op de vijf huizen heeft panelen op het dak. Ze zijn daar natuurlijk lastig schoon te maken en dat is jammer, want vieze panelen wekken zo’n 30 procent minder elektriciteit op. Duitse onderzoekers van het Fraunhofer Instituut hebben nu een coating ontwikkeld die ervoor zorgt dat de zonnepanelen zichzelf schoonhouden met regenwater.
Regen maakt schoon
De ingenieurs maakten hiervoor gebruik van titaniumdioxide, wat onder andere ook in verf en zonnebrand zit. Ze kozen de stof om zijn handige eigenschap; onder bepaalde omstandigheden stoot hij water af, in andere gevallen trekt hij het juist aan.
Zo is titaniumdioxide in het donker hydrofoob, ofwel waterafstotend. Regen blijft er dan als individuele druppels op liggen. Maar zodra de zon begint te schijnen, verandert het uv-licht de chemische structuur van de stof waardoor die superhydrofiel wordt – gek op water, dus. Als er overdag – dus in de aanwezigheid van uv-licht – regendruppels op een coating van titaniumdioxide vallen, zullen die juist uitspreiden over het oppervlak en samen een laagje water vormen, zoals te zien op onderstaande foto.
Deze structuurverandering zorgt voor een zelfreinigend effect. Overdag ligt er een laagje regenwater op de zonnepanelen waardoor stof en vuil zich niet hechten aan het glas maar aan het water. ’s Nachts, als er nauwelijks uv-licht op de panelen schijnt, rolt het vuil samen met de druppels van de gekantelde panelen af.
Pas op: breekbaar
De titaniumdioxide-coating is flinterdun, slechts 150 nanometer – ongeveer 500 keer dunner dan een mensenhaar. Een soort printer kan die aanbrengen op een 100 micrometer dunne glasplaat. Voor hun proof-of-concept maakten de onderzoekers al een plaat van 30 centimeter breed en wel 20 meter lang. En in de toekomst kunnen ze de productie van de coating gemakkelijk opschalen. Daarna kan de gecoate laag op al bestaande zonnepanelen worden aangebracht. Dat moet overigens wel erg voorzichtig gebeuren, want het dunne glas is extreem kwetsbaar.
Nadeel: de coating werkt alleen op plekken waar het genoeg regent, terwijl er juist veel plannen zijn om gigantische zonneparken in woestijnen te plaatsen. Daar is namelijk veel ruimte en veel zon. Alleen blijft de regen uit.
Gelukkig wordt daar ook aan gewerkt, zij het door andere onderzoeksgroepen. Zo schreven we in maart 2022 al over een andere zelfreinigende coating die stofdeeltjes een elektrische lading geeft waardoor ze van de panelen ‘af springen’. Voor deze methode is geen water nodig, maar de productie is wel weer ingewikkelder.
Bronnen: Fraunhofer FEP, New Atlas
Beeld: Wichien Tepsuttinun/123RF